Чем отличаются составы нуклеотидов ДНК и РНК
Рибонуклеиновая кислота (РНК), также линейный полимер, но гораздо более короткий. Основания РНК комплементарны основаниям ДНК, но в молекуле РНК одно основание тимин (Т) – заменено на урацил (У) и вместо дезоксирибозы использована просто рибоза, имеющая на один атом кислорода больше. Кроме того, РНК – одноцепочечная структура.
Виды РНК: и – РНК
т – РНК
р – РНК
Функции её: Биосинтез белка.
Дополнительно
История открытия и исследования нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярные органические соединения, биополимеры (полинуклеотиды), образованные остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.
История исследования
- В 1847 из экстракта мышц быка было выделено вещество, которое получило название «инозиновая кислота». Это соединение стало первым изученным нуклеотидом. В течение последующих десятилетий были установлены детали его химического строения. В частности было показано, что инозиновая кислота является рибозид-5-фосфатом, и содержит N- гликозидную связь.
- В 1868 году швейцарским химиком Фридерихом Мишером при изучении некоторых биологических субстанций было открыто неизвестное ранее вещество. Вещество содержало фосфор и не разлагалось под действием протеолитических ферментов. Также оно обладало сильновыраженными кислотными свойствами. Вещество было названо «нуклеином».
- Уилсон обратил внимание на практическую идентичность химического состава «нуклеина» и открытого незадолго до этого «хроматина» — главного компонента хромосом. Было выдвинуто предположение об особой роли «нуклеина» в передаче наследственной информации.
- В 1889 г Рихард Альтман ввел термин «нуклеиновая кислота», а также разработал удобный способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей.
- Левин и Жакоб, изучая продукты щелочного гидролиза нуклеиновых кислот, выделили их основные составляющие— нуклеотиды и нуклеозиды, а также предложили адекватные структурные формулы, описывающие их свойства.
- В 1921 году Левин выдвинул гипотезу «тетрануклеотидной структуры ДНК», оказавшуюся впоследствии ошибочной.
- В 1935 году Клейн и Танхаузер с помощью фермента фосфатазы провели мягкое фрагментирование ДНК, в результате чего бьши получены в кристаллическом состоянии четыре днк-образующих нуклеотида. Это открыло новые возможности для установления структуры этих соединений.
- В 1940-е годы научная группа в Кембридже под руководством Александера Тодда проводит широкие синтетические исследования в области химии нуклеотидов и нуклеозидов. В результате их работы были установлены все детали химического строения и стереохимии нуклеотидов. За цикл работ в этой области Александер Тодд был награждён Нобелевской премией в области химии в 1957 году.
- Чаргаффом было установлена закономерность содержания в нуклеиновых кислотах нуклеотидов разных типов, получившая впоследствии название Правило Чаргаффа.
- В 1953 году Уотсоном и Криком установлена вторичная структура ДНК, двойная спираль.
|
|
|
|
|
|
ДНК
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) включает четыре типа нуклеотидов — адениновый, тиминовый, гуаниновый, цитозиновый, в состав которых входит пентоза — дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты. Для ДНК соблюдаются три правила Чаргаффа:
1. Количество аденинов в ДНК равно количеству тиминов (А=Т);
2. Количество гуанинов равно количеству цитозинов (Г=Ц);
3. Сумма пуриновых оснований равна сумме пиримидиновых (А+Г=Т+Ц).
Структура ДНК была открыта Ф.Криком и Д .Уотсоном в 1953 году. За открытие структуры ДНК Ф.Крик и Д. Уотсон были удостоены Нобелевской премии. Сущность модели Крика и Уотсона:
|
|
|
1. ДНК— двуцепочная спираль. Цепи правозакручены вокруг общей оси. Диаметр спирали — 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами в цепи — 0,34 нм(1 нм= 10*9м).
1. Цепи антипараллельны.
1. Нуклеотиды в цепь соединяются через остаток фосфорной кислоты и пентозу прочными ковалентными связями.
2. Нуклеотиды разных цепей соединяются через азотистые основания водородными связями по принципу комплементарности: аденин соединяется с тимином двумя водородными связями, гуанин — с цитозином тремя водородными связями. В основе принципа комплементарности лежат число водородных связей и линейные размеры пары.
5) Фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а азотистые основания — внутри.
Таким образом, в ДНК различают первичную структуру (линейная последовательность нуклеотидов в антипараллельных цепях) и вторичную структуру (двойная спираль). Коэффициент специфичности ДНК показывает соотношение пар азотистых оснований (А+Т/ Г+Ц) и является видовым признаком.
Важнейшее свойство ДНК - способность к репликации (самоудвоению). Репликация происходит в синтетическом периоде интерфазы. Материнские цепи раскручиваются. К азотистым основаниям нуклеотидов материнских цепей по принципу комплементарности присоединяются свободные нуклеотиды, находящиеся в кариоплазме. Фермент ДНК полимераза "сшивает" дочерние цепи через остаток фосфорном кислоты и пентозу. Из одной молекулы ДНК получается дне, идентичные по последовательности нуклеотидов материнской ДНК. Репликация ДНК относится к реакциям матричного сип теза, так как происходит при наличии матрицы (материнские цепи ДНК), с участием фермента и затратой энергии. Репликация ДНК имеет полуконсервативный механизм, т.к. только одна из цепей новой ДНК синтезируется, а вторая остается материнской. Функции ДНК:
|
|
|
1. Аутосинтетическая - связана с самовоспроизведением ДНК в процессе репликации.
2. Гетеросинтетическая —ДНК хранит и передает генетическую информацию о белках.
В эукариотических клетках ДНК сосредоточена в ядре (геном), небольшое количество ДНК встречается в митохондриях и пластидах (плазмон).
РНК
Рибонуклеиновая кислота (РНК) сохраняет общий принцип организации нуклеиновых кислот, но имеет ряд особенностей:
1. В состав нуклеотидов РНК входят азотистые основания аденин, гуанин, цитозин, урацил (вместо тимина). Пентоза-рибоза.
2. РНК - одноцепочечная.
3. РНК значительно короче ДНК.
Выделяют три вида РНК:
а) информационная РНК (и-РНК) — синтезируется на ДНК и несет информацию о белках;
б) транспортная РНК (т-РНК) — имеет сложную конфигурацию «листа клевера», несмотря на небольшое количество нуклеотидов. В т-РНК выделяют два основных функциональных участка: «посадочная площадка» и антикодон, соответствующий кодону ДНК.
Т-РНК транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка;
в) рибосомальная РНК (р-РНК) — самая крупная и входит в состав рибосомы, в которой осуществляется синтез белка.
Таким образом, РНК участвует в биосинтезе белка.
Считывание РНК с матрицы ДНК называется транскрипцией (от лат. transcriptio -переписывание). Она осуществляется специальным ферментом - РНК-полимеразой. В клетках эукариот обнаружены три разные РНК-полимеразы, синтезирующие разные классы РНК.
Транскрипция также является примером реакции матричного синтеза. Цепочка РНК очень похожа на цепочку ДНК: также состоит из нуклеотидов (рибонуклеотидов, весьма похожи на дезоксирибонуклеотиды). РНК считывается с участка ДНК, в котором она закодирована, в соответствии с принципом комплементарности: напротив аденина ДНК становится урацил РНК, напротив гуанина - цитозин, напротив тимина - аденин и напротив цитозина - гуанин. В пределах определенного гена только одна цепь из двух комплементарных цепей ДНК служит матрицей для синтеза РНК. Эта цепь назьюается рабочей.
Домашнее задание:
А, Опишите историю открытия нуклеиновых кислот
Б. Укажите черты сходства и различия между разными типами нуклеиновых кислот, заполнив таблицу:
| Признаки | ДНК | РНК |
| Количество цепей | ||
| Типы нуклеотидов | ||
| Виды пентозы | ||
| Местонахождение в клетке |
В. Охарактеризуйте различные виды РНК, заполнив таблицу:
| Вид РНК | Размеры | Функции | Местонахождение в клетке |
| и РНК | |||
| рРНК | |||
| тРНК |
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 57; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!